JP2006217454A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チャージポンプ回路で発生させた負電源を使用し、正負に信号が出力可能な映像信号出力回路を有する半導体集積回路において、負側の信号縮みを防止する半導体集積回路に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit that uses a negative power source generated by a charge pump circuit and has a video signal output circuit capable of outputting a signal positively or negatively and prevents negative signal shrinkage. .
従来、映像信号のアナログ信号を出力する半導体集積回路において、正負電源を有し、0V平均で負荷を駆動する半導体集積回路がある。前記半導体集積回路の中で、特許文献1では正の単一電源電圧から負電源を発生する回路を内蔵し、正負に信号を出力できる集積回路が提案されている。さらに近年、テレビジョンのS端子、D端子等の入力対応による映像出力の多チャンネル化や、ポータブル製品搭載等で2.7V以下等の低電源電圧化が進んでいる。 2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor integrated circuits that output analog signals of video signals include semiconductor integrated circuits that have positive and negative power supplies and drive a load with 0V average. Among the semiconductor integrated circuits, Patent Document 1 proposes an integrated circuit that incorporates a circuit that generates a negative power supply from a single positive power supply voltage and can output a signal positively or negatively. Furthermore, in recent years, the number of video output has been increased by adapting to the input of television S terminal, D terminal, etc., and the power supply voltage has been reduced to 2.7 V or less due to the portable products.
また、外部入力信号を受ける入力回路部を備える半導体集積回路装置において入力信号の制限に関する提案もされており、入力信号が半導体集積回路の基板電位よりも下がることを防止した、クリップ回路やクランプ回路を入力部に備えた集積回路が特許文献2で提案されている。 In addition, there has been a proposal regarding the restriction of an input signal in a semiconductor integrated circuit device including an input circuit unit that receives an external input signal, and a clip circuit and a clamp circuit that prevent the input signal from falling below the substrate potential of the semiconductor integrated circuit. Japanese Patent Laid-Open No. 2004-133867 proposes an integrated circuit having a signal input at the input unit.
以下、負電源発生回路を内蔵し正負に信号が出力可能な従来の半導体集積回路について説明する。 A conventional semiconductor integrated circuit that incorporates a negative power supply generation circuit and can output positive and negative signals will be described below.
図5は従来例の半導体集積回路を示している。 FIG. 5 shows a conventional semiconductor integrated circuit.
図5において、1は抵抗、2は出力アンプ、3は負電源発生チャージポンプ回路、10は抵抗1と出力アンプ2と負電源発生チャージポンプ回路3で構成された半導体集積回路である。21は入力信号源、22は入力容量、23はフライング容量、24は充電容量、25は負荷、26はマイナス電源インピーダンスである。
In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a resistor, 2 denotes an output amplifier, 3 denotes a negative power supply generation charge pump circuit, and 10 denotes a semiconductor integrated circuit including a resistor 1, an
以上のように構成された半導体集積回路について、以下の動作を説明する。 The following operation is described for the semiconductor integrated circuit configured as described above.
入力容量22でDCカットされた入力信号は、入力端子とGND間に接続された抵抗1により平均レベルを0Vでバイアスされる。出力アンプ2は負電源発生チャージポンプ回路3によって発生されたVSSを負電源とし、抵抗1で0Vにバイアスされた信号を0V基準で増幅し負荷25を駆動する。
The input signal DC-cut by the
図6(a)に標準映像信号入力時における入出力ピンの信号波形の一例を示す。ここでは、出力アンプ2はコレクタ−コレクタ接続で負側にVSS+Vsatまで出力可能なアンプとし、ゲインは6dBとする。入力信号は0Vバイアスされ、出力信号も0Vを平均レベルとし入力信号の2倍の振幅を出力する。
FIG. 6A shows an example of signal waveforms at the input / output pins when a standard video signal is input. Here, the
一例として、Vsat=0.3V、VSS=−2.5V、マイナス電源インピーダンス20Ω、VSSに流入する電流Iが10mAの時、VSS+Vsat=−2.5+20×10e−3+0.3V=−2.0Vになる。0V平均のWhite130%の映像信号の出力SYNC電圧は約−2Vとなるため、信号電流によるマイナス電源の変動を無視したとき、White130%が正常出力できる限界値である。
しかしながら、上記の構成では、さらに高輝度の映像信号が入力され入力信号のSYNC電圧のゲイン倍がVSS+Vsatを下回る時、出力信号がSYNC縮みを起こす。図6(b)に図6(a)よりも高輝度な映像信号が入力された場合における入出力ピンの波形の一例を示す。入力信号は0Vバイアスされ、出力アンプで入力信号の振幅を2倍にするが、出力アンプの出力NPNトランジスタの飽和により出力信号のSYNC部分が縮んでしまう。このSYNC縮みの現象はテレビジョン側で映像信号の同期が取れなくなる恐れがあり、問題になる。 However, in the above configuration, when a higher-luminance video signal is input and the gain multiple of the SYNC voltage of the input signal is lower than VSS + Vsat, the output signal causes SYNC contraction. FIG. 6B shows an example of the waveform of the input / output pins when a video signal having a higher luminance than that in FIG. 6A is input. The input signal is biased by 0V and the amplitude of the input signal is doubled by the output amplifier, but the SYNC portion of the output signal is shrunk due to the saturation of the output NPN transistor of the output amplifier. This phenomenon of SYNC shrinkage may cause the video signal to be out of synchronization on the television side, which is a problem.
また、近年の傾向から、低電源電圧化や、映像出力の多チャンネル化による複数出力アンプ動作による消費電流Iの増加があること、また実装パターンの差異により非理想分のマイナス電源インピーダンスが高くなる場合などもあり、VSSが想定される映像信号に対し十分低い電圧値にできなくなることが考えられる。その時、映像信号を出力する半導体集積回路においてSYNC縮みの防止が大きな課題になる。 Also, due to recent trends, there is an increase in current consumption I due to multiple output amplifier operation due to lower power supply voltage and multi-channel video output, and non-ideal negative power supply impedance increases due to differences in mounting patterns In some cases, it may be impossible to obtain a sufficiently low voltage value for a video signal for which VSS is assumed. At that time, prevention of SYNC shrinkage becomes a major issue in semiconductor integrated circuits that output video signals.
本発明は上記の従来の問題点を解決するもので、出力アンプ2でのSYNC縮みを防止し、正常な信号を出力する半導体集積回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide a semiconductor integrated circuit that prevents a SYNC contraction in an
前記の目的を達成するために本発明の半導体集積回路は、負電源電圧を発生するチャージポンプ回路と、映像信号の平均レベルを0Vでバイアスする入力部と映像信号の平均レベルを0V基準で出力する映像信号出力回路を有する半導体集積回路において、映像信号出力の平均値を検波する平均レベル検波回路と、その検波結果を出力する0Vバイアス回路と、平均レベルを比較し判定する平均レベル判定回路と、映像信号出力の下限レベルを検波する下限レベル検波回路と、その検波結果を出力するクランプバイアス回路と、下限レベルを比較し判定する下限レベル判定回路と、平均レベル判定結果と下限レベル判定結果より、標準映像信号入力時は0Vバイアス回路を、高輝度映像信号入力時はクランプバイアス回路を選択し、映像信号出力回路に最適なバイアス回路を提供するレベルコントロールスイッチで構成することにより、高輝度な映像信号入力時も出力信号の負側の歪みを防止し、正常な映像信号を出力する。 In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a charge pump circuit that generates a negative power supply voltage, an input unit that biases the average level of the video signal at 0V, and the average level of the video signal that is output on the basis of 0V. In a semiconductor integrated circuit having a video signal output circuit, an average level detection circuit for detecting the average value of the video signal output, a 0 V bias circuit for outputting the detection result, an average level determination circuit for comparing and determining the average level, and Lower limit level detection circuit that detects the lower limit level of video signal output, clamp bias circuit that outputs the detection result, lower limit level determination circuit that compares and determines the lower limit level, average level determination result and lower limit level determination result When a standard video signal is input, a 0V bias circuit is selected. When a high luminance video signal is input, a clamp bias circuit is selected. By configuring the level control switch that provides optimal bias circuit to force the circuit, high luminance when a video signal input also prevent distortion of the negative-side output signal, and outputs the normal video signal.
本発明の半導体集積回路は、上記構成を有し、高輝度な映像信号が入力された時やVSSが想定される入力信号に対し十分低い電圧が発生していない時も、出力のSYNC縮みを防止することができる。 The semiconductor integrated circuit according to the present invention has the above-described configuration and reduces the SYNC contraction of the output even when a high-luminance video signal is input or when a sufficiently low voltage is not generated with respect to an input signal assumed to be VSS. Can be prevented.
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態における半導体集積回路の構成図を示すものである。 FIG. 1 shows a configuration diagram of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.
図1において、1は抵抗、2は出力アンプ、3は負電源発生チャージポンプ回路、11は平均レベル検波回路、12は0Vバイアス出力回路、13は下限レベル検波回路、14はクランプバイアス出力回路、15はレベルコントロール回路、16はレベルコントロールスイッチ、17は充電容量、10は抵抗1と出力アンプ2と負電源発生チャージポンプ回路3と平均信号レベル検波回路11と0Vバイアス出力回路12と下限信号レベル検波回路13とクランプバイアス出力回路14とレベルコントロール回路15とレベルコントロールスイッチ16と充電容量17で構成された半導体集積回路である。21は入力信号源、22は入力容量、23はフライング容量、24は充電容量、25は負荷である。
In FIG. 1, 1 is a resistor, 2 is an output amplifier, 3 is a negative power generation charge pump circuit, 11 is an average level detection circuit, 12 is a 0V bias output circuit, 13 is a lower limit level detection circuit, 14 is a clamp bias output circuit, 15 is a level control circuit, 16 is a level control switch, 17 is a charge capacity, 10 is a resistor 1, an
以上で構成された半導体集積回路10について、以下動作説明をする。
The operation of the semiconductor integrated
映像信号が入力されると入力端子とGND間に接続された抵抗1により、信号の平均レベルを0Vでバイアスし、出力アンプ2(ゲインは6dB)によって振幅が2倍に増幅される。出力アンプ2によって増幅された信号は平均レベル検波回路11と下限レベル検波回路13によって検波される。平均レベル検波回路11の出力からは信号の平均レベルが出力され、下限レベル検波回路13からは信号の下限レベルが出力される。信号の平均レベルと下限レベルはレベルコントロール回路15によって判定され、レベルコントロールスイッチ16により、0Vバイアス回路12かクランプバイアス回路14のどちらか一方が選択される。標準映像信号が入力された時には、出力信号の平均レベルを0Vとしても、下限レベルはVSS+Vsat以上となるため、レベルコントロール回路15により、レベルコントロールスイッチ16は0Vバイアス回路を選択し、出力信号の平均レベルも0Vとなる。高輝度映像信号が入力された時には、出力信号の平均レベルを0Vとすると、下限レベルがVSS+Vsat以下になり、SYNC部分が縮むので、信号の下限レベルがVSS+Vsat以上になるようにレベルコントロールスイッチ16はクランプバイアス回路を選択し、出力信号の下限レベルがVSS+Vsat以上になり、正常な信号が出力される。ただし、この時は出力信号の平均レベルは0Vよりも高くなる。
When a video signal is input, the resistor 1 connected between the input terminal and GND biases the average level of the signal at 0 V, and the output amplifier 2 (gain is 6 dB) amplifies the amplitude twice. The signal amplified by the
図2(a)に標準映像信号入力時における入出力ピンの信号波形の一例を示す。映像入力信号は0Vでバイアスされた後、平均レベル検波回路11と下限レベル検波回路13によって検波される。平均レベルと下限レベルはレベルコントロール回路15によって判定され、出力信号の平均レベルを0Vとしても、下限レベルはVSS+Vsat以上となるため、レベルコントロールスイッチ16により、0Vバイアス回路が選択される。出力信号も0Vを平均レベルとし、入力信号の2倍の振幅を出力する。
FIG. 2A shows an example of signal waveforms at the input / output pins when a standard video signal is input. The video input signal is biased at 0 V and then detected by the average
図2(b)に高輝度映像信号入力時における入出力ピンの信号波形の一例を示す。出力映像信号の平均レベルと下限レベルはレベルコントロール回路15で判定され、出力信号の平均レベルを0Vとすると、下限レベルがVSS+Vsat以下になり、SYNC部分が縮むため、出力信号の下限レベルがVSS+Vsat以上になるようにレベルシフトする必要があり、レベルコントロールスイッチ16により、クランプバイアス回路14が選択される。クランプバイアス回路14の出力バイアスは出力信号の下限レベルがVSS+Vsat以上になるように設定され、SYNCの縮みなく入力信号の2倍の振幅を出力する。この時、入出力ピンの信号の平均レベルは0Vよりも高くなる。
FIG. 2B shows an example of signal waveforms at the input / output pins when a high-luminance video signal is input. The average level and the lower limit level of the output video signal are determined by the
このように本実施形態によれば、従来回路例ではSYNCが縮んでしまった高輝度な映像信号もSYNC縮みなく出力できる。 As described above, according to the present embodiment, a high-brightness video signal in which SYNC is contracted in the conventional circuit example can be output without SYNC contraction.
図3に平均レベル検波回路11と下限レベル検波回路13とレベルコントロール回路15の構成を具体的に実現するための回路図を示す。また、図4に図3の各点の電圧波形を示す。以下、図面を参照しながら説明する。
FIG. 3 shows a circuit diagram for specifically realizing the configurations of the average
映像信号の平均レベル電圧値は、出力アンプ2によって増幅された信号をローパスフィルタからなる平均レベル検波回路11によって検波され、出力される(点101)。信号の平均レベルは平均レベル判定回路31によって、Vb(例えば−0.1Vと設定)と比較され、信号の平均レベルがVbより大きい時はLoを、信号の平均レベルがVbより小さい時はHiを出力する(点102)。映像信号の下限レベル電圧値は、下限レベル検波回路13により検波され、充放電容量32によって信号の下限電圧が保持される(点103)。信号の下限レベルは下限レベル判定回路33によってVSS+Va(例えばVa:0.5Vと設定)と比較され、信号の下限レベルがVSS+Vaより大きい時はLoを、信号の下限レベルがVSS+Vaより小さい時はHiを出力する(点104)。レベルコントロール回路15により、平均レベル判定出力(点102)がLo、下限レベル判定出力(点104)がLoの時にはレベルコントロールスイッチ16は0Vバイアス回路12を選択する。下限レベル判定出力(点104)においてHiが出力された時には、レベルコントロールスイッチ16は0Vバイアス回路12からクランプバイアス回路14に切り替わる。平均レベル判定出力(点102)においてHiが出力された時には、レベルコントロールスイッチ16はクランプバイアス回路14から0Vバイアス回路12に切替わる。レベルコントロールスイッチ16が0Vバイアス回路12を選択した時には、出力信号の平均レベルが0Vになるように出力され、負荷25によって駆動する。また、レベルコントロールスイッチ16がクランプバイアス回路14を選択した時には、出力信号の下限レベルがVSS+Vsat以上になるように出力され、負荷25を駆動する(点105)。
The average level voltage value of the video signal is detected by the average
このように本実施形態によれば、標準映像信号が入力された時は0Vバイアス回路12で動作し、高輝度な映像信号が入力された時はクランプバイアス回路14で動作する。クランプバイアスが動作した時、出力信号のSYNC電圧がVSS+Vsat以上になるように、クランプバイアス回路14の出力バイアス(VSS+Va)を設定すれば、SYNC縮みなしに0Vバイアスで動作できる信号ダイナミックレンジが広くなる。また、VSSの電圧値からクランプ電圧を設定できるため、電源電圧変動や、マイナス電源のばらつきを考慮する必要がない。更に、出力信号を検波して、出力信号レベルを調節することから、入出力DCオフセットを補償することができ、汎用性が広がる。
As described above, according to the present embodiment, when the standard video signal is input, the 0
以上で説明したように、本発明はチャージポンプ回路で発生させた負電源を使用し、正負出力可能な映像信号出力回路を有する半導体集積回路に有用である。 As described above, the present invention is useful for a semiconductor integrated circuit using a negative power source generated by a charge pump circuit and having a video signal output circuit capable of positive / negative output.
1 抵抗
2 出力アンプ
3 負電源発生チャージポンプ回路
10 半導体集積回路
11 平均レベル検波回路
12 0Vバイアス回路
13 下限レベル検波回路
14 クランプバイアス回路
15 レベルコントロール回路
16 レベルコントロールスイッチ
17 充電容量
21 入力信号源
22 入力容量
23 フライング容量
24 充電容量
25 負荷
26 マイナス電源インピーダンス
31 平均レベル判定回路
32 充放電容量
33 下限レベル判定回路
101 平均レベル検波点
102 平均レベル判定出力
103 下限レベル検波点
104 下限レベル判定出力
105 レベルコントロール判定出力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
映像信号出力の下限レベルを検波する下限レベル検波回路と、その検波結果を出力するクランプバイアス回路と、下限レベルを比較し判定する下限レベル判定回路と、
平均レベル判定結果と下限レベル判定結果より、標準映像信号入力時は0Vバイアス回路を、高輝度映像信号入力時はクランプバイアス回路を選択し、映像信号出力回路に最適なバイアス回路を提供するレベルコントロールスイッチで構成することにより、高輝度な映像信号入力時も出力信号の負側の歪みを防止し、正常な映像信号を出力することを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit having a charge pump circuit for generating a negative power supply voltage, an input unit for biasing the average level of the video signal at 0V, and a video signal output circuit for outputting the average level of the video signal on the basis of 0V. An average level detection circuit for detecting an average value, a 0 V bias circuit for outputting the detection result, an average level determination circuit for comparing and determining the average level,
A lower limit level detection circuit for detecting the lower limit level of the video signal output, a clamp bias circuit for outputting the detection result, a lower limit level determination circuit for comparing and determining the lower limit level,
Level control that provides the optimum bias circuit for the video signal output circuit by selecting the 0V bias circuit when the standard video signal is input and the clamp bias circuit when the high-brightness video signal is input based on the average level determination result and the lower limit level determination result A semiconductor integrated circuit characterized by comprising a switch to prevent a negative distortion of an output signal even when a high-luminance video signal is input and to output a normal video signal.
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